Populationsdynamik fiskeri

Et fiskeri er et område med en tilknyttet fisk eller akvatisk befolkning, som høstes til sin kommercielle eller rekreative værdi. Fiskeriet kan være vilde eller opdrættet. Populationsdynamik beskriver de måder, hvorpå en given befolkning vokser og krymper med tiden, som styret af fødsel, død og migration. Det er grundlaget for at forstå skiftende fiskerivarer mønstre og emner som ødelæggelse af levesteder, prædation og optimale høst satser. Populationsdynamik af fiskeriet bruges af fiskeriforskere at bestemme bæredygtigt udbytte.

Den grundlæggende regnskabsmæssige forhold til populationsdynamik er Bide model:

hvor N1 er antallet af personer på tid 1, N0 er antallet af individer på tid 0, B er antallet af individer født, D det nummer, der døde, jeg det nummer, der indvandrede og e det nummer, der udvandrede mellem tid 0 og tid 1. Mens indvandring og udvandring kan være til stede i vilde fiskeri, de normalt ikke målt.

En fiskeriet befolkning er ramt af tre dynamiske rate funktioner:

  • Fødselsraten eller rekruttering. Rekruttering betyder at nå en vis størrelse eller reproduktive fase. Med fiskeri, rekruttering henviser sædvanligvis til alder en fisk kan fanges og tælles i net.
  • Vækstrate. Dette måler væksten af ​​individer i størrelse og længde. Dette er vigtigt i fiskerier, hvor befolkningen er ofte målt på biomasse.
  • Dødelighed. Dette omfatter høst dødelighed og naturlig dødelighed. Naturlig dødelighed omfatter ikke-menneskelige rovdrift, sygdom og alderdom.

Hvis disse priser er målt over forskellige tidsintervaller, kan høstes overskud af et fiskeri bestemmes. Den høstes Overskuddet er antallet af individer, der kan høstes fra befolkningen uden at påvirke stabiliteten på lang sigt. Høsten i fangstmodne overskud kaldes kompenserende dødelighed, hvor dødsfaldene høst er erstatte dødsfald, der ellers ville opstå naturligt. Høst ud over det er additiv dødelighed, høst i tillæg til alle de dyr, der ville have døde naturligt.

Pleje er nødvendig, når de anvender populationsdynamik til virkelige verden fiskeriet. Over-forsimplede modellering af fiskeriet har resulteret i et sammenbrud i de vigtigste bestande.

Historie

Det første princip om populationsdynamik er bredt anerkendt som den eksponentielle lov Malthus, som modelleret af den malthusianske vækstmodel. Den tidlige periode var domineret af demografiske undersøgelser såsom arbejde Benjamin Gompertz og Pierre François Verhulst i det tidlige 19. århundrede, som raffineret og justeret malthusianske demografiske model. En mere generel formulering model blev foreslået af FJ Richards i 1959, hvorved modeller af Gompertz, Verhulst og også Ludwig von Bertalanffy er dækket som særlige tilfælde af den generelle formulering.

Befolkningens størrelse

Befolkningen størrelse er antallet af individuelle organismer i en population.

Den effektive populationsstørrelse blev defineret ved Sewall Wright, der skrev to skelsættende papirer på det. Han definerede det som "antallet af ynglende individer i en idealiseret befolkning, der ville vise den samme mængde spredning af allelfrekvenserne under tilfældig genetisk drift eller den samme mængde indavl som befolkningen under overvejelse". Det er en grundlæggende parameter i mange modeller i populationsgenetik. Ne er normalt mindre end N.

Lille befolkning størrelse resulterer i øget genetisk drift. Befolkning flaskehalse er, når befolkningens størrelse reducerer i en kort periode.

Overbefolkning kan angive ethvert tilfælde, hvor bestanden af ​​alle arter af dyr, kan overstige bæreevne dens økologiske niche.

Virtuel population analyse

Virtual befolkning analyse er et kohorte modellering teknik almindeligt anvendt i fiskeriet videnskab til rekonstruktion af historiske fisk numre i en alder ved hjælp af oplysninger om død individer hvert år. Denne død er normalt opdelt i fangst af fiskeri og naturlige dødelighed. VPA er virtuel i den forstand, at befolkningens størrelse ikke overholdes eller måles direkte, men er udledt eller back-beregnet til at have været en vis størrelse i fortiden for at støtte de observerede fisk fangster og en antaget dødelighed på grund af ikke-fiskeri relaterede årsager.

Mindste levedygtige population

Den mindste levedygtige befolkning er en nedre grænse på population af en art, således at den kan overleve i naturen. Mere specifikt MVP er den mindst mulige størrelse, hvor en biologisk population kan eksistere uden uddø af naturkatastrofer eller demografiske, miljømæssige eller genetiske stokastik. Udtrykket "befolkning" refererer til befolkningen i en art i naturen.

Som referencestandard, er MVP normalt gives med en befolkning overlevelse sandsynlighed for et sted mellem halvfems og femoghalvfems procent og beregnet for mellem et hundrede og tusind år ud i fremtiden.

MVP kan beregnes ved hjælp computersimuleringer kendt som levedygtighed befolkning analyser, hvor befolkningerne er modelleret og fremtidige populationsdynamik projiceres.

Maksimalt bæredygtigt udbytte

I befolkningen økologi og økonomi, det maksimalt bæredygtige udbytte eller MSY er teoretisk set den største fangst, der kan tages fra et fiskeri bestand over en ubegrænset periode. Under antagelse af logistisk vækst, vil MSY være nøjagtigt på halv bæreevne en art, da dette er den fase, hvor befolkningstilvæksten er størst. Den maksimale bæredygtige udbytte er normalt højere end den optimale bæredygtige udbytte.

Denne logistisk vækstmodel er produceret af en population introduceret til et nyt levested eller med meget dårlige tal går gennem en lag fase med langsom vækst i første omgang. Når den når en fodfæste befolkning det vil gå igennem en hurtig vækst, der vil begynde at flade ud, når de arter nærmer bæreevne. Ideen om maksimale vedvarende udbytte er at mindske befolkningstæthed til punktet af højeste vækstrate muligt. Dette ændrer antallet af befolkningen, men det nye nummer kan opretholdes på ubestemt tid, ideelt.

MSY benyttes flittigt til fiskeriforvaltning. I modsætning til den logistiske model, MSY i de fleste modeller moderne fiskeriaftaler sker på omkring 30% af den uudnyttet befolkningens størrelse. Denne fraktion er forskellig blandt befolkninger afhængigt livshistorie af arterne og aldersspecifikke selektivitet fangstmetode.

Imidlertid har den tilgang, blevet bredt kritiseret for at ignorere flere vigtige faktorer involveret i fiskeriforvaltningen, og har ført til ødelæggende kollaps af mange fiskerier. Som en simpel beregning, det ignorerer størrelse og alder af dyret bliver taget, dets reproduktive status, og det udelukkende fokuserer på den pågældende art, ignorerer den skade på økosystemet forårsaget af den udpegede niveau af udbytning og spørgsmålet om bifangst. Blandt bevarelse biologer det er bredt anerkendt som farlig og misbrugt.

Rekruttering

Rekruttering er antallet af nye unge fisk, der kommer ind en befolkning i et givet år. Størrelsen af ​​fiskebestandene kan svinge med størrelsesordener over tid, og fem til 10 gange variationer i overflod er normalt. Denne variabilitet gælder på tværs af tidsfrister, der spænder fra et år til hundreder af år. År til udsving i overflod af kortlivede foder fisk året kan være næsten lige så stor som de udsving, der opstår i løbet af årtier eller århundreder. Dette antyder, at svingninger i reproduktiv og rekruttering succes er primære faktorer bag udsving i overflod. Årlige udsving ofte synes tilfældig, og rekruttering succes ofte har et dårligt forhold til voksne lagerbeholdninger og fiskeriindsats. Dette gør forudsigelse vanskelig.

Rekrutteringen problem er problemet med at forudsige antallet af fiskelarver i en sæson, der vil overleve og blive ungfisk i næste sæson. Det er blevet kaldt "det centrale problem af fisk populationsdynamik" og "det store problem i fiskeriet videnskab". Fisk producerer enorme mængder af larver, men mængderne er meget variabel og dødeligheden er høj. Det gør gode forudsigelser vanskelige.

Ifølge Daniel Pauly, blev den endelige undersøgelse foretaget i 1999 af Ransom Myers. Myers løst problemet "ved at samle en stor base af beholdningsdata og udvikle en kompleks matematisk model til at sortere det. Ud af det kom den konklusion, at en kvindelig generelt produceret tre til fem rekrutter om året for de fleste fisk."

Overfiskeri

Begrebet overfiskeri afhænger hvad der menes med et acceptabelt niveau af fiskeri.

En nuværende operationelle model, der anvendes af nogle fiskerier for at forudse acceptable niveauer er Harvest Kontrol Regel. Dette formaliserer og opsummerer et management strategi, som aktivt kan tilpasse sig til den efterfølgende feedback. UNHCR er en variabel over hvilken ledelsen har nogle direkte kontrol og beskriver, hvordan høsten er beregnet til at blive styret af ledelsen i forhold til staten af ​​en eller anden indikator for lagerstatus. For eksempel kan en høst kontrol regel beskrive de forskellige værdier af fiskeridødelighed, der vil være rettet mod forskellige værdier af bestandsstørrelsen. Konstant fangst og konstant fiskeridødelighed er to typer af simple høst kontrolregler.

  • Biologisk overfiskeri opstår, når fiskeridødeligheden har nået et niveau, hvor bestanden biomasse har negativ marginal vækst, som angivet af det røde område i figuren. Fisk bliver taget så hurtigt, at genopfyldning af bestanden ved avl sinker ud af vandet. Hvis genopfyldning fortsætter med at sætte farten ned længe nok, vil genopfyldning gå i bakgear, og befolkningen vil falde.
  • Økonomisk eller bioøkonomiske overfiskeri derudover betragter udgifterne til fiskeri og definerer overfiskning som en situation med negativ marginal vækst i ressource husleje. Fisk bliver taget så hurtigt, at væksten i rentabiliteten af ​​fiskeriet sinker ud af vandet. Hvis det fortsætter længe nok, vil rentabiliteten falde.

Metapopulationen

En metapopulationen er en gruppe af rumligt adskilte populationer af samme art, som interagerer på et vist niveau. Begrebet blev opfundet af Richard Levins i 1969. Ideen er mest bredt anvendt på arter i naturligt eller kunstigt fragmenteret levesteder. I Levins 'egne ord, den består af "en befolkning af befolkninger".

En metapopulationen generelt består af flere forskellige befolkningsgrupper sammen med områder af egnede levesteder som i øjeblikket er ubesatte. Hver population cykler i relativ uafhængighed af de andre befolkninger og i sidste ende går uddøde som følge af den demografiske stokastik; jo mindre befolkning, mere tilbøjelige er det at uddø.

Selvom de enkelte befolkninger har begrænsede levetider, befolkningen som helhed er ofte stabilt, fordi indvandrere fra en befolkning forventes at re-kolonisere levesteder, der er blevet efterladt åben ved udryddelsen af ​​en anden befolkning. De kan også emigrere til en lille befolkning og redde denne befolkning fra udryddelse.

Aldersklasse struktur

Alder kan bestemmes ved at tælle årringe i fiskeskæl, øresten, tværsnit af fin spines for arter med tykke pigge såsom triggerfish, eller tænder for nogle få arter. Hver metode har sine fordele og ulemper. Fiskeskæl er lettest at opnå, men kan være upålidelig, hvis vægte er faldet ud af fisk og nye dyrket på deres pladser. Finne stråler kan være upålidelige af samme grund, og de fleste fisk ikke har pigge af tilstrækkelig tykkelse for klare ringe til at være synlige. Øresten vil have opholdt sig med fisk i hele dets livshistorie, men at få dem kræver at dræbe fisken. Også øresten ofte kræver mere forberedelse, før der kan forekomme aldring.

En aldersklasse struktur med huller i det, for eksempel en almindelig klokke kurve for befolkningen på 1-5 år gamle fisk, undtagen en meget tyndt befolkede for de 3-årige, indebærer et dårligt gydning år 3 år siden i det arter.

Ofte fisk i yngre aldersklasse strukturer har meget lave tal, fordi de var små nok til at glide gennem prøveudtagning net, og kan i realiteten have en meget sund befolkning.

Befolkning cyklus

En befolkning cyklus forekommer, hvor befolkningerne stiger og falder over en forudsigelig tidsperiode. Der er nogle arter, hvor befolkningstallet har rimeligt forudsigelige mønstre af forandring, selvom den fulde begrundelse for befolkningstal cykler er en af ​​de store uløste økologiske problemer. Der er en række faktorer, der påvirker befolkningens forandring såsom tilgængeligheden af ​​fødevarer, rovdyr, sygdomme og klima.

Trofiske kaskader

Trofiske kaskader opstår, når rovdyr i en fødekæde undertrykke den overflod af deres bytte, og derved frigive det næste lavere trofiske niveau fra prædation. For eksempel, hvis den overflod af store fiskeædende fisk øges i en sø, den overflod af deres bytte, zooplanktivorous fisk, bør falde, stor zooplankton overflod skal stige, og fytoplankton biomassen skal falde. Denne teori har stimuleret ny forskning i mange områder af økologi. Trofiske kaskader kan også være vigtigt for at forstå effekten af ​​at fjerne top rovdyr fra fødekæder, som mennesker har gjort i mange steder gennem jagt og fiskeri.

  • I søer, kan fiskeædende fisk dramatisk reducere populationer af zooplanktivorous fisk, kan zooplanktivorous fisk dramatisk ændre ferskvand dyreplanktonsamfund, og zooplankton græsning kan igen har store konsekvenser for planteplankton samfund. Fjernelse af fiskeædende fisk kan ændre søvand fra klar til grøn ved at tillade fytoplankton at blomstre.
  • I Eel floden, i det nordlige Californien, fisk forbruge fiskelarver og aggressiv insekter. Disse mindre rovdyr bytte på myg larver, der lever af alger. Fjernelse af de større fisk øger overflod af alger.
  • I Stillehavet kelp skove, havoddere lever af søpindsvin. I områder, hvor havoddere er blevet jages til udryddelse, søpindsvin stige i overflod og decimere tang

En nylig teori, mesopredator frigivelse hypotese, hedder det, at nedgangen i top rovdyr i et økosystem resulterer i øgede populationer af mellemstore rovdyr.

Grundlæggende modeller

  • Den klassiske befolkning ligevægtsmodel er Verhulst s 1838 vækstmodel:
  • Den enkelte vækstmodel, udgivet af von Bertalanffy i 1934, kan bruges til at modellere den hastighed, hvormed fisken vokse. Det findes i en række versioner, men i sin simpleste form det udtrykkes som en differentialligning af længde over tid:
  • Schaefer offentliggjorde et fiskeri ligevægtsmodel baseret på Verhulst model med en antagelse af en bi-lineær fangst ligning, der ofte omtales som den Schäfer kortsigtede fangst ligning:
  • Den Baranov fangst ligning i 1918 er måske den mest anvendte ligning fiskeriet modellering i. Det giver fangsten i tal som funktion af indledende befolkning overflod n0 og fiskeri F og naturlig dødelighed M:
  • Den Ricker Modellen er en klassisk diskret befolkning model, som giver det forventede antal individer Nt + 1 i generation t + 1 som funktion af antallet af individer i den foregående generation,
  • Den Beverton-Holt-model, der blev indført i forbindelse med fiskeri i 1957, er et klassisk diskret-tid populationen model, som giver det forventede antal n t + 1 af individer i generation t + 1 som funktion af antallet af individer i den tidligere generation,
  • Nurgaliev lov siger

Predator-byttedyr ligninger

De klassiske rovdyr-byttedyr ligninger er et par af første orden, ikke-lineær, differentialligninger bruges til at beskrive dynamikken i biologiske systemer, hvor to arter interagerer, den ene et rovdyr og én sit bytte. De blev foreslået uafhængigt af Alfred J. Lotka i 1925 og Vito Volterra i 1926.

En udvidelse til disse er de konkurrencedygtige Lotka-Volterra ligninger, som giver en simpel model af populationsdynamik af arter konkurrerer om nogle fælles ressource.

I 1930'erne Alexander Nicholson og Victor Bailey udviklet en model til at beskrive populationsdynamik af en koblet rovdyr-byttedyr-system. Modellen antager, at rovdyr søge efter bytte tilfældigt, og at begge rovdyr og byttedyr antages at være fordelt på en ikke-sammenhængende måde i miljøet.

I slutningen af ​​1980'erne, et troværdigt, enkelt alternativ til Lotka-Volterra rovdyr-byttedyr model opstod, forholdet afhængig eller Arditi-Ginzburg-model. De to er de yderste områder af spektret af rovdyr interferens modeller. Ifølge forfatterne til den alternative opfattelse, viser dataene, at sande interaktioner i naturen er så langt fra den Lotka-Volterra ekstrem på spektret indblanding, at modellen kan simpelthen tilbagediskonteres som forkert. De er meget tættere på forholdet afhængige ekstreme, så hvis en simpel model er behov kan man bruge Arditi-Ginzburg model som den første tilnærmelse.

  0   0
Forrige artikel Andrew L. Stone
Næste artikel 1937 i kunst

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha